Wykład 1: Poj ę cia Podstawowe

1. Wykład 1: Pojęcia Podstawowe Informatyka Wykładowca: Prof. Anatolij Saczenko

2. Prof. Anatoly Sachenko -Kontakt • Zakład Informatyki i Ekonometrii • Budynek A, sala 414 • Instytut Ekonomii i Informatyki • Wydział Organizacji i Zarządzania • http://dydaktyka.polsl.pl/roz6/asachenko/default.aspx • sachenkoa@yahoo.com or • a_sachenko@ieee.org

3. Przegląd Wykładu • Sprzęt, Oprogramowanie, Technologie Informacyjne • Typy komputerów • Architektura Komputera • Pojęcia podstawowe • Główne części PC • Logiczne elementy Komputera • Wydajność Komputera

4. Sprzęt Komputerowy, Oprogramowanie, Informacja Oraz Technologie Inf. • Sprzęt Komputerowy (Hardware) - sprzęt w komputerze (od monitora, przez dysk twardy, CD-ROM, drukarkę, procesor, kości pamięci operacyjnej aż po płytę główną ) • Oprogramowanie - zespół programów wykonywanych przez komputer, a także wszystkie sfery związane z projektowaniem programów oraz ich wprowadzeniem • Informacja - dowolne dane o obiektach i zjawiskach środowiska, ich parametrów, cech i stanu, które dopatrują informacyjne systemy (żywe organizmy, sterujące maszyny i inne) w procesie ich funkcjonowania i działalności • Algorytm - jest naprzód ustalonym, jasnym i szczegółowym przepisem, wykonując odpowiednią ilość operacji którego można rozwiązać pewien problem za odpowiednią liczbę kroków

5. Sprzęt Komputerowy, Oprogramowanie, Informacja Oraz Technologie Inf. (kont.) • Informacja może istniećw różnych formach: • Teksty, rysunki, wizerunki, zdjęcia • Świetlny lub dźwiękowy sygnały • Fale radiowe • Elektryczne i neuronowe impulsy • Magnetyczne zapisy • Znaki i mimikra • Zapach i smakowe uczucia • Chromosomy

6. Sprzęt Komputerowy, Oprogramowanie, Informacja Oraz Technologie Inf. (kont.) • Informacja jest przekazywana od źródła informacji do jej odbiornika przez kanał komunikacyjny • Mierzenie Informacji. zaproponowaławykorzystywaćjeden bit (dwójkowy) jako jednostkę informacji. Bajt, równy 8 bitom. Są również: • 1 kilobajt (KByte) = 1024 bajtów= 210bajtów • 1 megabajt (MByte) = 1024 KByte = 220 bajtów • 1 gigabajt (GByte) = 1024 MByte = 230 bajtów • 1 terabajt (TByte) = 1024 GByte = 240bajtów • 1 petabajt (PByte) = 1024 TByte = 250 bajtów

7. Sprzęt Komputerowy, Oprogramowanie, Informacja Oraz Technologie Inf. (kont.) • Informacja może być : - stworzona - ubiegła - wykorzystywana -zapamiętywana - akceptowana - kopiowana - formalizowana - rozproszona - przerodzona - zjednoczona -obrobiona - dzielona na części - uproszczona -gromadzona - utrzymana -poszukiwana -mierzona - zniszczona -spostrzeżona

8. Sprzęt Komputerowy, Oprogramowanie, Informacja Oraz Technologie Inf. (kont.) • Cechy informacji: - wiarogodność - pełnia - znaczenie - timeliness - przejrzystość - obecność • ścisłość - i inne • Informacyjne resursy • są idee humanitarności i kierunków dla ich realizacji, zgromadzonej w formie która pozwala na ich reprodukcje (ciąg dalszy na następnej zwrotce )

9. Sprzęt Komputerowy, Oprogramowanie, Informacja Oraz Technologie Inf. (kont.) • to – są książki, artykuły, patenty, dysertacje, badania i dokumentacja, techniczne tłumaczenie, informacja o front-rank doświadczenie i inny • w odróżnieniu od wszystkich innych resursów — robocizny, energetyka, górnictwo, i in., rosną tak szybko jak one są wydatkuje • Technologia informacyjna- całokształt metod i urządzeń które wykorzystują ludzi dla informacyjnej obróbki

10. Rodzaje Komputerów • Komputer – jest programowanym elektronicznym przyrządem, sposobnym obrabiać informację i dokonywać obliczeń, a także sposobny wykonywać inne zadania i manipulacje symbolami • Są dwa podstawowe rodzaje komputerów: • Komputery cyfrowe, obrabiają informację w dwójkowym trybie • Komputery analogowe, obrabiają ciągle zmieniające fizyczne wymiary (natężenie elektryczne, czas i in.), które są analogami wyliczanych wymiarów

11. Rodzaje Komputerów (kont.) • Mikrokomputery - komputery w których centralna jednostka procesorowa jest wykonana jako mikroprocesor • Wydajność komputera definiuje się nie tylko opisem stosowanego mikroprocesora ale również i wielkością pamięci operatywnej, rodzaju jednostek peryferyjnych, jakości strukturalnych decyzji i in. • Mikrokomputery są instrumentami dla rozwiązania różnego rodzaju skomplikowanych problemów • Mikroprocesory powiększają swoją potęgę i efektywność jednostek peryferyjnych co roku (ciąg dalszy na następnej zwrotce)

12. Rodzaje Komputerów (kont.) • Zaawansowane modele mikrokomputerów mają kilka mikroprocesorów • Rozmaitością mikrokomputerów są – mikrokontrolery – specjalizowane urządzenia sformowane na baziesystemy zarządzają albo technologicznej linii bazowanej na mikroprocesorach • Osobowe komputery – są mikrokomputerami uniwersalnego użytku, przeznaczone i kierowane przez jednego użytkownika • Duże systemy komputerowe– są przeznaczone dla rozwiązania szerokiej klasy naukowych i techniczny zadań i są skomplikowanymi i bardzo drogimi urządzeniami • Są wykorzystane w dużych systemach z 200 — 300 roboczymi miejscami

13. Rodzaje Komputerów - Superkomputer • Superkomputer - wielokomputerowy system zdolny do wykonywania obliczeń równoległych, zbudowany z wielu komputerów • Architektura superkomputerów bazuje się na ideach równoległego i potokowegoprzetwarzania • T tego typu urządzeniach równoległy oznacza że duża ilość operacji wykonuje się duża liczba operacji (mikroprocesorowee przetwarzanie) • Bardzo szybki tryb przetwarzania jest zabezpieczony nie dła każdego zadania a tylko dla wyznaczonych jako równoległe (ciąg dalszy na następnej zwrotce )

14. Rodzaje Komputerów – Superkomputer (kont.) • Najwięcej rozległe superkomputery – te które stosują systemy paralelizmu masowego • One mają dziesięć tysięcy procesorów, które komunikują się przez skomplikowany hierarchiczny system pamięci • Wyróżniająca cechą superkomputerów są - procesors wektorowe, wyposażone w aparaturę dla równoległego wykonania operacji z wielowymiarowymi dwójkowymi obiektami — wektory i macierzy • Wektorowe registry i równoległy potokowy mechanizm działania (ciąg dalszy na następnej zwrotce )

15. Rodzaje Komputerów – Superkomputer (kont.) • Jeśli na zwykłym procesorze - programista wykonuje operacje nad każdym komponentem wektora, a w naszym wypadku - komputer opracuje wszystkie wektory na raz • Superkomputery są stosowane dla skomplikowanych dużych naukowych problemów (meteorologia, hydrodynamika i in.)

16. Superkomputery - 10 najlepszychna 20 czerwca2011 r. (ciąg dalszy na następnej zwrotce )

17. Superkomputery - 10 najlepszychna 20 czerwca2011 r.(kont.)

18. Rodzaje Komputerów – Przenośne Komputery • Przenośne komputery zazwyczaj potrzebne dla menedżerów, uczonych, dziennikarzom, jakim trafiły się pracować poza ofisem - w domu, na prezentacjach lub w czasie podróży • Podstawowe rodzaje przenośnych komputerów : • Laptop • Notebook • Palmtop • Personal Digital Assistant • Laptop (od lap – kolano, top - nad, z góry) • Po rozmiarach jest podobny do zwykłej teczki • Teraz komputery tego typu ustępują miejscem jeszcze mniejszym modelom • Po podstawowej cesze (szybkość reakcji, pamięć) przybliżnie odpowiada biurkowymosobowym komputerom

19. Rodzaje Komputerów – Przenośne Komputery (kont.) • Notebook • Po rozmiarach jest podobny do książki wielkiego formatu • Waga około 3 kg • Dla połączenia z Internetem ma wmontowany modem • Zazwyczaj są zabezpieczone modułami napędu dysków CD i dyskietek • Dużo nowoczesnych komputerów tego typu mają wymienialne bloki z standardowymi gniazdkami • Jest odporny do niepowodzeń w sieci elektrycznej (ciąg dalszy na następnej zwrotce )

20. Rodzaje Komputerów – Przenośne Komputery (kont.) • Używa energię od potocznego elektrycznego systemu • W razie niepowodzenia on przechodzi na reżym wyżywienia od akumulatorów

21. Rodzaje Komputerów – Przenośne Komputery (kont.) • Osobowy cyfrowi asystenci (OCA) – jest ręcznym komputerem, ale stawały się więcej wielostronnymi za ostatnie lata • OCA również są wiadome jak kieszonkowe komputery albo palmtop komputery • OCA mają bogate zastosowanie : • Obliczenia • Wykorzystują jaka zegar i kalendarz • Dostęp do Internetu • Scanowanie kodu kreskowego (ciąg dalszy na następnej zwrotce )

22. Rodzaje Komputerów – Przenośne Komputery (kont.) • Przesyłanie i dostarczenie poczty elektronicznej, dyktafon, redaktorr tekstów • Wykorzystuje adresową księgę, tablicy elektroniczne • Nowy OCA również mają jak barwiste ekrany, tak i głosowe możliwości, niektóre modele są wykorzystywani jak telefony komórkowe (smartphones), przeglądarki internetowe, albo odtwarzacz muzyki • Wiele OCA mają ekran dotykowy (ciąg dalszy na następnej zwrotce )

23. Rodzaje Komputerów – Przenośne Komputery (kont.) • Dużo OCA może mieć dostęp do Internetu, dostąp do wewnętrznych albo zewnętrzych sieci przez Wi-Fi, albo Wireless Globalne Siecie (WWANs )

24. Architektura Komputera • Architektura komputera - jego opis jest na niektórym generalnym poziomie, m.in. opis możliwości użytkowników do programowania, komplet instrukcji, sposobów adresacji, organizacja pamięci, i tak dalej • Architektura definiuje zasady działania, informacyjne związki i wzajemne związki bazowych logicznych zestawów komputera: procesor, operatywna pamięć, zewnętrzna pamięć i peryferyjnezasoby • Środowisko różnych architektur komputerów zabezpieczone ich łączeniem z punktu widzenia użytkownika

25. Architektura Komputera (kont.) • Klasyczna architektura (architektura Von Neumann ) składa się z jednostki arytmetyczno-logicznej (Arithmetic Logic Unit - ALU) przez który przechodzi potok danych i jednostki sterowania (CU - Control Unit)przez który przechodzi potok instrukcji – program • To - jednoprocesorowy komputer • Wieloprocesorowa architektura - Są kilka procesorów w komputerze, więc dużo procesów i wątków może być organizowane jednocześnie • W takim wypadku kilka fragmentów jednego zadania mogą wykonywać się jednocześnie • Wielo jednostkowy komputerowy system - Kilka procesorów połączonych w komputerowy system, bez wspólnej głównej pamięci lecz każdy ma swoją własną (lokalną)

26. Architektura Komputera (kont.) • Architektura z równoległymi procesorami - Kilka ALU pod zażądaniem jednej jednostki sterowania • To oznacza, że wielka ilość info może być obrobiona jednym programem w jednym potoku instrukcji • Komputerowe zasady (według John Von Neumann) • Zasada programowego sterowania. Program składa się z kompletu instrukcjiktóre jedną po drugiej w pewnej kolejności wykonuje procesor (ciąg dalszy na następnej zwrotce )

27. Architektura Komputera (kont.) • Zasada jednolitej pamięci • Programy i info są zachowywani w tej samej pamięci • Komputer nie rozróżnia co zachowuje się komórce pamięci - numer, tekst albo rozkaz • Nad instrukcjamimożliwie wykonywać takie same operacje jak i nad informacją • Zasady adresowania • Strukturalnie, podstawowa pamięć składa się z ponumerowanych komórek; • dowolna komórka dostępna procesorowi w dowolny moment czasu

28. Architektura Komputera (kont.) • Główne części Komputera osobistego (Personal Computer - PC): • Pamięć • CPU – (Central Processing Unit)procesor komputera, składa się z jednostki arytmetyczno-logicznej ALU (Arithmetic Logic Unit) i jednostki sterowania CU (Control Unit) • Jednostka wprowadzenia • Jednostkawyprowadzenia • Płyta główna • Dysk twardy • CD-ROM • Urządzenia podłączane przez kanałydanych

29. Architektura Komputera (kont.) • Funkcje pamięci: • Otrzymuje informacje od innych urządzeń • Zachowanie informacji • Wysyłanie informacji innym komputerowym urządzeniam kiedy jest na to potrzeba • Funkcje CPU: • Obróbka danych zgodnie z programem przez wykorzystanie arytmetycznych i logicznych operacji • Programne zarządzanie pracą urządzeń komputera

30. Logiczne Elementy Komputera • Informacja i instrukcje pojawiają się jako dwójkowa kolejność różnej struktury i długości • Istnieją różne fizyczne sposoby kodowania dwójkowej informacji • Logiczna jednostka komputera - część elektronicznego logicznego wykresu, • jaka będzie realizować elementarną Logiczną funkcję • Logiczne Elementy– algebra Bool

31. Logiczne Elementy Komputera (kont.) • Logicznymi elementami komputerów są elektronowe schematy I (AND), Albo (OR), Nie (NO), I-NIE (AND-NOT), Albo-Nie (OR—NOT) i inne, i triggers • Tablica prawdziwości - to tablicowe prezentowanie logicznego schematu (operacje), • w której wszystkie możliwe istne kombinacje znaczeń wejściowych sygnałów (operandów) przenoszą się razem z istnymi znaczeniami wyjściowych sygnałów (rezultat operacji) dla każdej z kombinacji

32. Logiczne Elementy Komputera (kont.) • Schemat AND realizuje iloczyn logiczny (koniunkcje) dwóch albo więcej Logicznych znaczeń • Jeden będzie kiedy w schemacie AND będą jedynki na wszystkich wejściach. Jeżeli będzie zero na chociaż jednym z wejść, w konsekwencji będzie zero

33. Logiczne Elementy Komputera (kont.) • Schemat OR realizuje alternatywe(suma logiczna)dla dwóch albo więcej Logicznych znaczeń. Gdy jedynka jest na jednym z wejść schematu OR również jedynka będzie jego wyjściu

34. Logiczne Elementy Komputera (kont.) • Schemat NOT realizuje operacje zaprzeczenia. Związek między wejściowym x tego schematu i wyjściowym z  może być opisany jako korelacja , gdzie x czyta się “nie x” albo “inwersja x”

35. Logiczne Elementy Komputera (kont.) • Schemat AND-NOTskłada sięz elementów AND i NOT i realizuje inwersje rezultatu dla schematu AND. Związek między rezultatem z i wejśćami schematu x i y może być opisany, jak gdzie     czyta się jak "inwersja x i y".  

36. Logiczne Elementy Komputera (kont.) • Schemat OR-NOT składa sięz elementów OR i NOT i realizuje inwersje rezultatu dla schematuOR. Związek między rezultatem z i wejśćami schematu x i y może być opisany, jak gdzie     czyta się jak "inwersja x or y".

37. RS-Trigger Logiczne Elementy Komputera (kont.) • Trigger - elektronowy schemat wyzwalający, szeroko stosowany w registrach komputera dla niezawodnego dwójkowego kodu zapamiętania jednej cyfry • Trigger ma dwa niewywrotnych stany, jeden z odpowiada dwójkowej jedynce, inny — do dwójkowemu zeru • Najwięcej rozpowszechniony trigger - tzw. RS-trigger (S i R oznaczają odpowiednio ustanowić i zrzucić )

38. CS Cout Ci Logiczne Elementy Komputera (kont.) • Sumator - elektronowy logiczny schemat, wykorzystywana dla zsumowania dwójkowych numerów (ciąg dalszy na następnej zwrotce )

39. Logiczne Elementy Komputera (kont.) • Dla zsumowania numerów A i B w i-tej cyfrze potrzebne są trzy numery: • Numerai pierwszego elementu • Numer bi drugiego elementu • Przeniesienie Pi–1 od młodego znakowego bitu • Rezultatem zsumowania dwóch numerów jest: • Numer Ci dla sumy • Przeniesienie Pi od danego numeru do główniejszego

40. Wydajność Komputera • Wydajność komputera jest charakteryzowana ilością wykonanej pracy przez komputerowy system w porównaniu do zużytego ta to czasu oraz resursów • Zależnie od kontekstu, normalna komputerowa wydajność może wymagać jeden albo więcej z listy: • Krótki czas odpowiedzi na dane zadanie • Wysoka produktywność (norma procesorowej obróbki ) • Niska utylizacja obliczeniowych resursów • Wysoka przydatność obliczeniowych systemów lub aplikacji

41. Wydajność Komputera (kont.) • Czynniki które mają wpływ na wydajność komputera: • Szybkość CPU (jest mierzona w Megahercach - Mhz i Gigaherc - Ghz) • Ukazuje na ilość operacji która może być wykonana za sekundę • Wtedy większa szybkość - lepsza wydajność • Rozmiar operatywnej pamięci • Ukazuje ilość pierwotnej pamięci • Czym większy rozmiar tym lepsza wydajność • Liczba wykonujących się aplikacji • Czym więcej aplikacji pracuje tym mniej pierwotnej pamięci i niższa szybkość CPU • Aniżeli mniej aplikacji to lepsza wydajność

42. Literatura • European Computer Driven Licence, Syllabus version 4.0, 2006. • L.Z.Shaucukova. Informatics. Moscow, 2002. – 420 p. (in Russian) • William Stallings. Computer Organization and Architecture: Designing for Performance (6th edition). Prentice Hall , 2002, 750 p. • Tucker (Editor-in-Chief), R. Cupper, F.P. Deek, and R. Noonan (Editorial advisors), Computer Science Handbook, Second edition, CRC Press, 2004, 2752 p. • Hysa B., Piekoszewska B., Rakowiecka K., Sobota M., Sołtysik-Piorunkiewicz A., Zdonek D., Zdonek I., : Laboratorium z podstaw informatyki w zarządzaniu. Część II. Wprowadzenie do MS Windows. MS Word. Wydawnictwo PŚ. Gliwice 2003. Skrypt nr 2324. • Kowalczyk G.: Word 2000 PL. Ćwiczenia praktyczne. Helion, Gliwice 2000. • J. Glenn Brookshear. Computer science an overview, Sixth edition, Addison Wesley, 2001, 688 p.